型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

钢筋混凝土柱对应于各地震损伤状态的侧向变形计算

采用半经验半理论的方法对以受弯为主的钢筋混凝土柱对应于各主要损伤状态的侧向变形进行了研究。本文研究的主要损伤状态包括屈服、混凝土保护层压碎、剥落、纵向受力钢筋屈曲、极限状态五个状态。首先建立了各损伤状态下柱截面受压区高度的计算方法。接着,利用对美国太平洋地震工程研究中心(PEER)建立的钢筋混凝土柱的试验数据库的统计分析,采用平截面假定和钢筋混凝土受弯构件的塑性铰理论推出了混凝土保护层压碎时压区边缘混凝土的应变大小,混凝土保护层剥落、纵筋屈曲和进入极限状态时核心区混凝土边缘的压应变大小,进而建立了钢筋混凝土柱对应于各损伤状态的变形计算方法。利用本文提出的方法得到的变形计算值与PEER提供的试验数据在统计意义上有较好的一致性。该方法可为钢筋混凝土柱基于位移的抗震设计和抗震性能评价提供依据。     

钢管高性能混凝土压弯构件滞回性能试验研究

考虑钢材强度、混凝土强度、轴压比等参数，进行了18个钢管高性能混凝土试件的试验，分析在往复荷载作用下钢管高性能混凝土荷载-位移关系曲线的特点、构件的轴向变形和抗弯刚度退化情况，并初步探讨往复荷载作用下的钢管高性能混凝土压弯构件承载力。     

钢筋混凝土矩形截面框架柱极限曲率计算

混凝土柱的极限曲率是构件抗震性能研究和结构整体倒塌破坏研究的重要内容。构件破坏时截面损伤严重,基于平截面假定的曲率计算公式很大程度上低估了构件的极限变形能力;现有其它曲率计算公式多由圆形截面桥墩柱推导得出,不适用于轴压比较大的框架柱。根据集中塑性铰模型得出了试验柱的极限曲率值,建立了轴压比、配箍率和矩形柱截面的极限曲率之间的函数关系,对比框架柱试验数据,提出了矩形截面框架柱的极限曲率计算公式。完成了194根框架柱的试验验证,结果表明,建议公式计算值与试验值吻合较好,较准确地揭示了截面极限曲率的变化趋势,可准确定义构件的损伤破坏。     

螺旋箍筋约束套筒浆锚搭接的装配式剪力墙抗震性能有限元分析

采用有限元分析软件ABAQUS建立现浇剪力墙和螺旋箍筋约束套筒浆锚搭接装配式剪力墙有限元模型,用单向加载的方法模拟模型的正向骨架曲线。结果表明,在边缘构件受压区设置约束混凝土模型,可以较好地模拟螺旋箍筋约束边缘构件的剪力墙的抗震指标,并证明利用ABAQUS软件模拟现浇和装配式剪力墙力学性能的可行性,为采用浆锚搭接的装配式剪力墙相关的研究提供依据。     

底部放置聚苯板的预制剪力墙抗震性能试验研究

为研究底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的抗震性能,对3个剪跨比2.0的两端设置后浇段、底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的预制剪力墙试件以及1个相同剪跨比的现浇剪力墙试件进行了拟静力试验。试验结果表明:预制剪力墙底部放置硬聚苯乙烯泡沫板的试件,破坏形态为后浇段与预制剪力墙脱开、后浇段受压破坏;底部放置聚苯板的预制剪力墙试件承载力小于现浇剪力墙试件,耗能能力接近或大于现浇剪力墙试件;各试件的极限位移角为1/98~1/81;预制剪力墙试件的屈服刚度及峰值刚度均比现浇剪力墙试件降低27%~75%,水平分布钢筋未伸入后浇段的试件比伸入后浇段的试件刚度降低更多,后浇段短的试件比后浇段长的试件刚度降低更多。预制试件轴压力主要由后浇段承担,名义屈服及峰值水平力时,钢筋应变分布不符合平截面假定。     

钢管约束混凝土压弯构件滞回性能的实验研究

进行了12个钢管约束混凝土压弯构件在往复荷载作用下的荷载-变形滞回性能的实验研究,包括6个圆试件和6个方试件。考察的主要参数是构件的轴压比。通过实验观察了这类构件在往复荷载作用下的破坏模态并分析了其荷载-变形滞回曲线的特点以及刚度退化规律,同时对钢管约束混凝土压弯构件极限承载力和抗弯刚度计算方法进行了初步探讨。     

型钢混凝土剪力墙抗震性能影响参数研究

型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA,以边缘构件含钢率为主要参数,对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析,并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。结果表明,在高层结构中采用较高强度的混凝土是有利的,但剪力墙的轴压比需要严格限制,且墙体配筋率并不是提高其抗震性能的有效手段。在高层混合结构剪力墙中,通过边缘构件设置型钢可有效增加墙体延性,且边缘约束构件的约束指标可取0.32左右。     

不同剪跨比再生保温混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究再生保温混凝土剪力墙的抗震性能,进行了3种不同剪跨比再生保温混凝土剪力墙的低周往复荷载试验。根据试验结果,分析了各试件在承载力、延性性能、滞回曲线、骨架曲线、刚度及其退化过程的特征。试验与分析结果表明:剪跨比对再生保温混凝土中高和低矮剪力墙延性影响不大,以及对高和中高剪力墙屈服前刚度衰减影响不明显;再生保温混凝土高墙及中高墙有明显的塑性变形阶段,耗能能力好,低矮墙易发生脆性破坏。     

型钢高性能混凝土剪力墙恢复力模型研究

在前人研究成果的基础上,本文通过对6个型钢高性能混凝土剪力墙荷载-位移滞回曲线的分析,得出了简化的三折线型恢复力模型,并提出各个特征参数的计算公式,计算值与与试验值较为吻合。滞回规则采用考虑刚度退化和强度退化的剪切滞变模型,为型钢混凝土剪力墙的弹塑性分析提供了依据。